[發明專利]一種指環式鋼管塔微風振動監測裝置及方法

在審

• 申請號: 202010296462.8
• 申請日: 2020-04-15
• 公開（公告）號: CN111504447A
• 公開（公告）日: 2020-08-07
• 發明（設計）人: 李丹煜;劉彬;程永鋒;周翔;王志鋼;劉赫;金鵬;李鵬;漢京善;李孟軒;楊加倫;展雪萍;安平;劉俊博;矯立新
• 申請（專利權）人: 中國電力科學研究院有限公司;國網吉林省電力有限公司;國家電網有限公司
• 主分類號: G01H17/00
• 分類號: G01H17/00;G01L11/00
• 代理公司: 北京安博達知識產權代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

本發明提供了一種指環式鋼管塔微風振動監測裝置及方法，該裝置安裝于鋼管塔桿件上，包括：集成電路板(4)和與集成電路板(4)連接的多個風壓傳感器(3)；該裝置為空心圓柱結構，在圓柱結構側表面設有多個測壓孔(2)；沿所述裝置橫向切面為圓環結構，多個風壓傳感器(3)和集成電路板(4)設置于內環與外環之間，且每個風壓傳感器(3)均靠近一個測壓孔(2)設置；集成電路板(4)靠近內環設置；集成電路板(4)用于獲取風壓傳感器(3)數據并對數據進行處理并發送給遠端服務器；本發明彌補了專門針對鋼管塔現狀的微風振動監測裝置，更加小型化、低功耗，可滿足長期連續觀測的需要，可同時實現氣動力、振動響應的同步測量。

技術領域

本發明涉及架空輸電線路微風振動監測與防治技術領域，具體涉及一種指環式鋼管塔微風振動監測裝置及方法。

背景技術

微風振動幅值若超過允許值，將導致某些線路部件的疲勞損壞，如桿塔構件的疲勞損壞或磨損等。尤其是特高壓輸電塔，隨著懸掛點高度不斷增大，導致風對鋼管塔的振動能量大大增加，振動強度遠較普通線路振動強度嚴重。由于微風振動高頻微幅的振動特點，破壞具有一定的隱蔽性，有時很難從結構外表發現，這給線路運維檢修工作帶來一定的困難，通常是出現肉眼可見強烈振動、螺栓松脫、節點板破壞后才發現，此時造成的隱患已相當嚴重。隨著輸電線路服役年限的增加，近年來，輸電線路的微風振動問題更趨突出，已經成為威脅我國輸電線路特別是特高壓安全運行的重要災害。

氣動載荷、結構力學特征、振動響應是輸電線路微風振動狀態評價、風險評估、壽命預測的主要變量。為了掌握鋼管塔桿件微風振動情況，目前主要通過測量振動幅值和頻率來評價振動水平。現有的微風振動感知裝置對于短期狀態評估起到了有效的支撐作用。但是現有的微風振動監測裝置還存在如下局限性：(1)監測對象主要以導地線為主，缺少針對輸電塔微風振動的監測裝置；(2)監測變量以加速度、位移等響應量為主，缺乏載荷量的監測；(3)輸電塔微風振動的監測時間長度，以短期監測為主；(4)部分風場與振動響應的同時監測，風場監測采用風速風向儀、微風振動采用單獨監測裝置，各個監測變量采用單獨監測設備，監測系統功耗消耗大，同步監測可靠性不足。

發明內容

為了解決現有技術所存在不足，本發明提供一種指環式鋼管塔微風振動監測裝置及方法，通過采用表面測壓與加速度測振技術，集約化設計電路，嵌入邊緣算法，提供一種低功耗、小型化、高集成度的指環式鋼管塔微風振動監測裝置及方法，實現輸電線路微風振動從載荷到響應的同步測量與識別，為鋼管塔微風振動災害預警、狀態評價、風險評估與壽命預測提供完整基礎數據。

本發明的目的是通過下述技術方案予以實現的：

本發明提供了一種指環式鋼管塔微風振動監測裝置，所述裝置安裝于鋼管塔桿件上，包括：集成電路板(4)和與所述集成電路板(4)連接的多個風壓傳感器(3)；

所述裝置為空心圓柱結構，在所述圓柱結構側表面設有多個測壓孔(2)；

沿所述裝置橫向切面為圓環結構，所述多個風壓傳感器(3)和集成電路板(4)設置于內環與外環之間，且每個風壓傳感器(3)均靠近一個測壓孔(2)設置；所述集成電路板(4)靠近內環設置；

所述集成電路板(4)用于獲取風壓傳感器(3)數據并對所述數據進行處理并發送給遠端服務器。

優選的，所述集成電路板(4)包括：振動傳感器(5)、數據采集模塊、CPU計算模塊、存儲模塊和通訊模塊；

所述數據采集模塊、CPU計算模塊和通訊模塊均與存儲模塊連接；

所述數據采集模塊還與所述振動傳感器(5)和所述風壓傳感器(3)連接；用于采集所述振動傳感器(5)和風壓傳感器(3)測量的數據，并將所述采集的數據存儲于所述存儲模塊中；

所述CPU計算模塊根據風壓傳感器(3)和振動傳感器(5)測量的數據計算導地線氣動力、振動位移和動彎應變，并將所述計算的數據存儲于所述存儲模塊中；